DE202018003840U1

DE202018003840U1 - Werkzeugmaschine mit 3 D Gehäusestruktur, ausgegossen mit Mineralguss

Info

Publication number: DE202018003840U1
Application number: DE202018003840.7U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-08-20
Filing date: 2018-08-20
Publication date: 2019-11-24
Anticipated expiration: 2028-08-21
Also published as: CN209394299U

Abstract

Werkzeugmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusestruktur 1 sowie Teile der Innenstruktur der Werkzeugmaschine im 3 D Druckverfahren hergestellt wurden und nach Fertigstellung dieser Strukturen, der Innenraum 10 dieser Werkzeugmaschinengehäusestruktur 1 mit Mineralguss Material 11 ausgegossen wurde.

Description

Das Gebrauchsmuster betrifft Werkzeugmaschinen aus Mineralguss, bei denen die Gehäusestruktur aus 3 D gedrucktem Material besteht und die inneren Hohlräume mit Mineralgussmaterial ausgegossen sind.
Stand der Technik
Hintergrund des Gebrauchsmusters
Stand der Technik ist es, dass Werkzeugmaschinen - wie zum Beispiel auch Portalfräsmaschinen, Anmeldung 20 2015 007 147.3 / 201620226406.6 - aus Mineralguss hergestellt werden. Für diese Art der Produktion ist es Stand der Technik, dass eine Gießform des Teiles hergestellt wird, in die Mineralguss Material gegossen wird, das bei einer Temperatur von ca. 50° C einige Stunden aushärtet. Nach diesem Prozess wird die Gießform demontiert um das abgegossene Teil zu bekommen und dieses dann - je nachdem welcher Produktionsprozess angewendet wird,- um z.B. hoch genaue Oberflächen zur Montage von Linearführungen zu bekommen,- eine Abformung dieser Oberflächen stattfindet, oder eine mechanische Endbearbeitung dieser Oberflächen gemacht wird, - um das Maschinenteil in den gewünschten Endzustand zu bringen.
Eine alternative Methode Maschinenteile aus Mineralguss zu erhalten ist, die Außenhaut der Maschinenteile vorwiegend aus Blechmaterial in einer Schweißkonstruktion herzustellen und dann den Innenraum mit Mineralgussmaterial auszugießen. Diese Methode erübrigt die kostenintensive Mineralgussform. Deshalb wird diese Methode bei Maschinenteilen gewählt, die sehr großvolumig sind oder die Bedarfsstückzahl sehr klein ist. Die beiden grundlegenden Methoden der unterschiedlichen Produktionsprozesse, hochpräzise Oberflächen in den Endzustand zu bringen, ist bei der sog. Ausgießmethode gleich wie bei der Methode, das Maschinenteil in einer Gießform herzustellen.
Nachteile beider Methoden zur Herstellung von Mineralgussteilen ist, dass die Mineralgussform meist sehr teuer ist und alle Teile die Eingegossen werden sollen, nicht nur fest und genau positioniert werden müssen, sondern alle Oberfläche der Formen und auch die Innenräume der Schweißkonstruktion zeitaufwändig speziell behandelt werden müssen, um einmal die Gießformteile von dem Gussteil entformen zu können bzw. sicher zu stellen, dass bei Aufgabenstellung, Aufgabe des Gebrauchsmusters
Dem Gebrauchsmuster liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die zu fertigende Werkzeugmaschine so herzustellen, dass die Außen,- und Innenstruktur der Werkzeugmaschine gegen Stoßbelastungen möglichst unempfindlich ist, (das ist z.B. der Vorteil einer Schweißkonstruktion), dass weder eine teure Gießform noch eine Schweißkonstruktion notwendig sind, um die Werkzeugmaschine aus Mineralguss so herzustellen, dass auch keine einzeln hergestellten und fest und präzise positionierten Eingießteile notwendig sind und auch keine aufwändigen Arbeiten notwendig sind, um die Gießform und die Eingießteile in den Zustand zu bringen, dass eine Entformung des Mineralgussteils aus der Gießform möglich ist, oder die Innenräume der Schweißkonstruktion für den Gießvorgang zu präparieren. Fallen alle diese Arbeiten weg ist die so hergestellte Werkzeugmaschine aus Mineralguss kostengünstiger herzustellen als bei den bisher verwendeten Methoden.
Alle Vorteile einer so hergestellten Werkzeugmaschine aus Mineralgussmaterial bleiben erhalten, z. B. dass:

- das Mineralguss Material mehr als 10 Mal besser dämpft und Schwingungen reduziert als z. B. Grauguss, was hauptsächlich die Präzision und Oberflächengüte der Werkzeugmaschinen wesentlich verbessert, aber auch die Geräuschdämpfung der Maschinen positiv beeinflusst.
- nach dem Abguss nur sehr geringere Volumenänderungen und deshalb nach der Aushärtung des Abgusses sehr geringe innere Spannungen im Material verbleiben,
- das Mineralgussmaterial auf Temperaturschwankungen sehr viel langsamer reagiert im Vergleich zum Grauguss. Das war der Grund, warum zu allererst ab ca. 1985 von Fa. Studer/ Schweiz Schleifmaschinen aus Mineralgussmaterial hergestellt wurden.
- Das Mineralguss elektrisch nichtleitend ist und vieles mehr.

Außerdem ist positiv zu vermerken, dass jede Tonne Mineralguss, die anstelle von Gusseisen oder Stahl verwendet wird, 1,5 t CO₂ Emission verhindert und 8000 kWh Energie gespart werden, die nur allein bei der Roheisenproduktion entsteht und verbraucht wird.
Produkte aus Mineralguss sind durch und durch grüne Produkte.
Mit Mineralguss ist ein Material gemeint, das je nach Bedarf aus unterschiedlichen Bestandteilen besteht. Das Basismaterial kann eine Basalt / Quarz Mischung nach einer Sieblinie von Fuller sein, mit einem Mehlkorn von wenigen tausendstel mm bis 0,5mm, einem Feinkorn von 0,5 bis 8mm und einem Grobkorn von 8 bis 16mm, je nachdem welche Teile produziert werden müssen. Diese Hartgesteine werden vermischt mit z. B. einem Epoxid Harz und einem Härter und nach dem Mischverfahren in eine Form gegossen.
Zusammenfassung des Gebrauchsmusters
Die Aufgaben werden gebrauchsmustergemäß mit den folgenden Merkmalen effizient dadurch gelöst, weil:

- die Basisform und alle im Inneren der Werkzeugmaschine benötigten Elemente in einem 3D Druckverfahren hergestellt, sowie genau, präzise und unverrückbar positioniert werden können.

Bei Mineralgusskonstruktionen war die Freiheit der Formgebung bereits sehr groß, da nachträglich zwei oder mehrere einzeln hergestellte Mineralgussteile unlösbar durch Verkleben oder Vergießen verbunden werden können. Durch die Kombination von 3D gedruckten Strukturen von Maschinenteilen, in denen alle benötigten Konstruktionselemente bereits vorhanden sind, ist die Bandbreite Maschinenteile kostengünstig auf diese Weise zu realisieren fast unendlich groß.
Ausführungsbeispiel, Kurzbeschreibung der anhängenden Zeichnung
In der anhängenden Zeichnung wurde schematisch dargestellt, welche Möglichkeiten sich ergeben, wenn z.B. ein Werkzeugmaschinenbett mit allen gewünschten Konstruktionselementen im 3D Druckverfahren dünnwandig und gleichzeitig sehr steif hergestellt und danach mit Mineralgussmaterial ausgegossen wurde.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt in schematischer Darstellung die im 3 D Druckverfahren hergestellte Gehäusestruktur von einem Werkzeugmaschinenbett 1 einer Werkzeugschleifmaschine in dreidimensionaler Ansicht, geschnitten, bei der diese Gehäusestruktur 1 und alle notwendigen Gewindebohrungen 2 darin, sowie die im Inneren notwendigen Konstruktionselemente, wie z.B. Hydraulikrohre 3 und die Anschlussgewinde 4 dafür, die Nachschmierleitungen 14 und die Anschlussverbindungen 15 dafür, die Kühlwasserleitungen 5 und die Anschlussgewinde 6 dafür, die Abwasserkanäle 7, die Fußplatten 8 mit Gewinden 9 im 3D Druckverfahren hergestellt wurden und nach der Fertigstellung des Innenraums 10 dieses Maschinenbetts mit Mineralgussmaterial 11 ausgegossen werden, ohne dass die Innenwände 12 der 3D gedruckten Außenstruktur 1 eine spezielle Behandlung benötigt hätten, damit das Mineralgussmaterial 11 unlösbar mit den Innenwänden 12 verbunden bleibt, weil die Oberfläche 13 der Innenwände 12 durch die Möglichkeit des 3D Drucks so gestaltet wurde, dass sich das Mineralgussmaterial unlösbar mit der Oberfläche 13 der Innenwände 12 verbinden konnte. Damit wird gewährleistet, dass dieses Maschinenbett eine maximale Steifigkeit erhält und alle positiven Eigenschaften des Mineralgussmaterials 12 erhalten bleiben.
Bezugszeichenliste

1: Gehäusestruktur von einem 3 D gedruckten Werkzeugmaschinenbett
2: Gewinde in der Außenstruktur
3: Hydraulikrohrleitungen
4: Anschlussgewinde der Hydraulikrohrleitungen
5: Kühlwasserleitungen
6: Anschlussgewinde für Kühlwasserleitungen
7: Abwasserkanal
8: Fußplatten
9: Gewinde in den Fußplatten
10: Innenraum der 3 D gedruckten Außenstruktur
11: Mineralguss Material
12: Innenwände des 3 D gedruckten Gehäusestruktur
13: Oberfläche der Innenwände der 3 D gedruckten Gehäusestruktur
14: Rohrleitung zur Nachschmierung von Lagern, Linearführungen, etc.
15: Anschlussverbindungen für die Nachschmierleitungen

Claims

Werkzeugmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusestruktur 1 sowie Teile der Innenstruktur der Werkzeugmaschine im 3 D Druckverfahren hergestellt wurden und nach Fertigstellung dieser Strukturen, der Innenraum 10 dieser Werkzeugmaschinengehäusestruktur 1 mit Mineralguss Material 11 ausgegossen wurde.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Konstruktionselemente, wie Rohrleitungen und deren Gewindeanschlüsse oder Steckverbindungen, etc. im 3 D Druckverfahren gleichzeitig mit der Außenstruktur der Werkzeugmaschine 1 hergestellt und danach in das Mineralguss Material 11 eingegossen wurden.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen 13 der im 3 D Verfahren hergestellten Werkzeugmaschinengehäusestrukturen, die nach dem Ausgießen mit dem Mineralguss Material 11 in Berührung kommen so gestaltet sind, dass die ausgehärtete Struktur des Mineralguss Materials 11 sich so fest mit der Oberfläche 13 verbinden kann, dass ein Ablösen bei allen Betriebszuständen der Werkzeugmaschine unmöglich ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die im 3 D Druckverfahren hergestellte Werkzeugmaschinengehäusestruktur 1 aus einem Stahlmaterial besteht.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die im 3 D Druckverfahren hergestellte Werkzeugmaschinengehäusestruktur 1 aus einem korrosionsbeständigem Stahlmaterial besteht.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die im 3 D Druckverfahren hergestellte Werkzeugmaschinengehäusestruktur 1 nicht aus einem Stahlmaterial besteht.